Die Hubble-Konstante ist eine Einheit zur Beschreibung der sich ausdehnenden Raumzeit, die als Geschwindigkeit (Kilometer pro Sekunde) über eine bestimmte Entfernung (pro Megaparsec) definiert ist. Als Teil einer Gleichung, die Hubble-Gesetz genannt wird, beschreibt sie eine beschleunigte Ausdehnung der Entfernung zwischen allen Punkten im Universum.
In der Theorie wird der Wert der Konstante berechnet, indem die Geschwindigkeit entfernter Galaxien, die sich von uns wegzubewegen scheinen, mit einer Schätzung ihrer Entfernung kombiniert wird.
Die Durchführung dieser Messung in der Praxis ist leichter gesagt als getan. Verschiedene Methoden zur Bestimmung des wahren Wertes der Hubble-Konstante haben zu subtilen, aber signifikant unterschiedlichen Ergebnissen geführt, sehr zur Frustration der Physiker.
Welche Methoden gibt es zur Berechnung der Hubble-Konstante?
Eine effektive Methode, die Geschwindigkeit eines sich zurückziehenden Objekts zu messen, besteht darin, seine Farbe zu betrachten und sie dann mit der Farbe zu vergleichen, die man für richtig hält.
Genauso wie der Ton einer Sirene tiefer wird, wenn sie sich mit hoher Geschwindigkeit von der eigenen Position entfernt, hat die Farbe eines Objekts eine „tiefere Tonlage“ oder einen rötlicheren Farbton, wenn seine Lichtwellen durch seine relative Bewegung gedehnt werden.
Als dieses „Rotverschiebungs“-Phänomen Anfang des 20. Jahrhunderts auf weit entfernte Galaxien angewandt wurde, schien es, als ob sich viele von ihnen von uns zurückziehen würden, als wir es sonst erwarten könnten.
Der amerikanische Astronom Edwin Hubble nahm 1929 diese Behauptung, dass sich die Galaxien von uns entfernen, genauer unter die Lupe und achtete auf ihre Entfernungen.
Er stellte fest, dass sich die Galaxie umso schneller zurückzuziehen schien, je weiter sie entfernt war, und legte damit den Grundstein für eine Theorie über den Urknall und die beschleunigte Expansion des Universums.
Hubbles frühe Schätzungen dieser konstanten Expansionsrate lagen in der Größenordnung von 500 km/s/Mps. Aber es gab noch viele Ungenauigkeiten bei der Messung dieser außergewöhnlichen Entfernungen.
Nachfolgende Methoden haben sich verschiedener Hilfsmittel bedient, um Entfernungen und Bewegungsgeschwindigkeiten zwischen verschiedenen Lichtquellen zu bestimmen.
Einige haben sich weiterhin auf pulsierende Sterne mit einer bekannten Eigenhelligkeit, die so genannten Cepheiden, verlassen und sie als Mittel zur Kalibrierung von weiter entfernten Lichtern wie Supernovae verwendet. Andere haben das ausgedehnte Glühen der Hintergrundstrahlung aus dem frühen Universum gemessen, die vom Urknall übrig geblieben ist. Durch diese verbesserten Methoden haben wir einen Wert für die Hubble-Konstante erhalten, der näher bei etwa 70 km/s/Mps liegt.
Dummerweise kann der genaue Wert je nach der verwendeten Methode zwischen 67,4 (km/s)/Mpc (plus/minus ein Kilometer pro Sekunde) und 73,5 (km/s)/Mpc liegen.
Anstatt sich auf eine „richtige“ Antwort festzulegen, haben immer genauere Instrumente zur Messung der Konstante zu unglaublich präzisen, aber immer noch sehr unterschiedlichen Werten für die Ausdehnung des Universums geführt.
Warum ist die Hubble-Konstante so schwer zu berechnen?
Es ist nicht klar, warum es so dramatisch unterschiedliche Werte für die Hubble-Konstante gibt. Die Ergebnisse scheinen zwar alle zuverlässig zu sein, aber es ist klar, dass uns etwas fehlt, das jede Zahl in einen Kontext stellt.
Es ist möglich, dass unsere Position im Universum nicht so langweilig durchschnittlich ist, wie wir vielleicht annehmen. Wenn wir uns in einer einzigartigen Tasche des Raums befinden, etwa in einer Blase, könnten die verschiedenen Methoden zur Berechnung der Hubble-Konstante durch unseren besonderen Blickwinkel verzerrt werden.
Auch Abweichungen in der Form des Universums könnten die Interpretation der Ergebnisse solcher Messungen verändern.
Wir könnten auch die Tatsache in Betracht ziehen, dass die Hubble-Konstante nicht konstant sein muss, sondern sich im Laufe der Zeit oder im Raum durch verschiedene Wechselwirkungen (von denen einige möglicherweise noch gar nicht bekannt sind) verändert, so dass sich unterschiedliche Werte ergeben.
Es besteht auch die verschwindend geringe Möglichkeit, dass es gar keinen Unterschied gibt. Zusätzliche Daten könnten zeigen, dass es sich bei diesen seltsamen Häufungen von Zahlen nur um einen unwahrscheinlichen und sehr unglücklichen Zufall handelt.